Question

【题目】钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3）制取TiO2的流程如下：

（1）Ti的原子序数为22，位于元素周期表中第_________周期第___________族。

（2）步骤①加铁的目的是___________________；步骤②冷却的目的是__________。

（3）写出流程中生成H2TiO3的离子方程式__________________________________。

（4）上述制备TiO2的过程中，考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入______处理。

（5）由金红石(TiO2 )制取单质Ti，涉及到的步骤为：TiO2→TiCl4Ti

已知：① C(s) + O2 (g) = CO2 (g) ΔH = －393.5 kJmol-1

② 2CO(g) + O2 (g) = 2CO2(g) ΔH =－566 kJmol-1

③ TiO2 (s) + 2Cl2 (g) = TiCl4 (s) + O2 (g) ΔH = +141kJmol-1

则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g) 的ΔH =___________。反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是_____________________。

Answer 1

【答案】四 ⅣB 将Fe3+还原为Fe2+ 析出FeSO47H2O TiO2++2H2O H2TiO3+2H+ 生石灰（或熟石灰、碳酸钙、废碱） ﹣80kJmol﹣1 防止高温下Mg或Ti与空气中的O2（或CO2、N2）作用

【解析】

铁粉的作用由步骤①的前后以及最后所得产物中的FeSO47H2O分析，不难得出是为了除去混合溶液中的Fe3+；步骤②冷却的目的由操作过滤和得到的物质是FeSO47H2O可得，是为降低FeSO47H2O的溶解度；上述过程中，可以利用的副产物也可从反应产物入手分析为FeSO47H2O、CO、MgCl2；Mg是活泼金属，能与空气中多种物质反应，因此可得出Ar气作用为保护气，防止Mg和空气中物质反应；图示水浸过程生成H2TiO3同时生成的H2SO4溶液（TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4），应加入碱性物质处理，依盖斯定律，根据已知①，②可推算出2C(s)+O2(g)=2CO(g)的△H=2×(-393.5)+566=-221 kJmol-1，由此结合③可推算出△H=-221+141=-80 kJmol-1，据此答题。

（1）Ti位于元素周期表中第四周期ⅣB族；

（2）步骤①铁粉的作用是为了除去混合溶液中的Fe3+；步骤②冷却的目的由操作过滤和得到的物质是FeSO47H2O可得，是为降低FeSO47H2O的溶解度；

（3）图示水浸过程生成H2TiO3同时生成的H2SO4溶液(TiOSO4+2H2OH2TiO3+H2SO4)，离子方程式TiO2++2H2O H2TiO3+2H+；

（4）图示水浸过程生成H2TiO3同时生成的H2SO4溶液(TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4)，应加入碱性物质处理，可以是石灰(或碳酸钙、废碱)；

（5）依盖斯定律，将③+①×2②可得：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)，△H=(+141kJmol1)+2×(393.5kJmol1)(566kJmol1)=80kJmol1，Mg是活泼金属，能与空气中多种物质反应，因此可得出Ar气作用为保护气，防止Mg和空气中物质反应。